理解拉钴氧化物薄膜在拉伸应变下的绝缘铁磁性
材料科学
2026-04-08 v1
摘要
在epitaxial拉伸应变下生长的LaCoO3薄膜表现出一种与bulk中不存在的鲁棒性铁磁绝缘态。尽管已有大量实验和计算研究，但其微观本质仍不明了。本工作采用密度泛函理论计算，系统性地考察了等摩尔LaCoO3在等效于SrTiO3基片应变下的磁基态。结果识别出一种铁磁绝缘基态，其特征为高自旋（HS）和低自旋（LS）Co³⁺离子构成的独特有序排列。自旋态排序最佳描述为由交替HS和LS Co³⁺离子构成的2×2列，通过LS Co³⁺离子构成的平面分隔。 这导致在pseudocubic [100]和[010]方向上出现HS-LS-LS的循环序列。对电子结构的分析确认了绝缘隧道的存在。对超交换相互作用的评估揭示，HS Co³⁺通过90度路径实现铁磁相互作用，通过180度路径实现反铁磁相互作用，这两者都由LS Co³⁺离子上空的sigma*（eg）轨道所促进。90度铁磁相互作用的强度和数量足以克服竞争的180度反铁磁相互作用，从而稳定铁磁绝缘态。
引用
@article{arxiv.2604.05193,
title = {Understanding insulating ferromagnetism in LaCoO3 films under tensile strain},
author = {Ali Barooni and Murod Mirzhalilov and Mohit Randeria and Patrick M. Woodward and Maryam Ghazisaeidi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.05193},
year = {2026}
}